JP5872347B2

JP5872347B2 - 油圧緩衝器

Info

Publication number: JP5872347B2
Application number: JP2012069825A
Authority: JP
Inventors: 大輔池田
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2016-03-01
Anticipated expiration: 2032-03-26
Also published as: JP2013200017A

Description

本発明は自動二輪車用フロントフォーク等に用いて好適な油圧緩衝器に関する。

フロントフォーク等の油圧緩衝器として、特許文献１に記載の如く、アウタチューブ内にインナチューブを摺動自在に挿入し、前記インナチューブの内周に隔壁部を設け、下部に作動油室を区画するとともに、上部にリザーバを区画し、前記アウタチューブに取付けたピストンロッドを該隔壁部に貫通して前記作動油室内に挿入し、前記インナチューブに挿入したピストンロッドの先端部に該インナチューブの内部を摺動するピストンを固定し、前記アウタチューブとインナチューブの間に懸架スプリングを介装してなるものがある。

特開2003-269515

特許文献１に記載の油圧緩衝器には以下の問題点がある。
(1)油圧緩衝器のピストンに設けた減衰バルブ装置が発生する減衰力は、ピストンの両側のピストンロッド側油室とピストン側油室の圧力差ΔＰに、ピストン面積Ａを乗じたものになる。車両の乗心地を向上させるために減衰力を小さく設定しようとするときには、バルブの耐久性確保のためにバルブに一定の剛性を付与する必要があることから、圧力差ΔＰを小とすることには限界があり、ピストン面積Ａを小さくすることが必要とされる。ところが、従来の油圧緩衝器では、ピストンを直接インナチューブに摺動させており、ピストン面積Ａを小さくするためにピストンの径を小さくするためには、インナチューブの径を小さくする必要がある。このことは、インナチューブの曲げ剛性が低下することを意味し、フロントフォーク等に要求される曲げ剛性を損なう点で受け入れ難い。

(2)油圧緩衝器の適用車種が変わり、インナチューブの径が変わる都度、ピストンの径も変える必要があり、ピストンの共用化ができない。

本発明の課題は、アウタチューブに取付けたピストンロッドの先端部に固定したピストンがインナチューブの内部を摺動する油圧緩衝器において、ピストンの径をインナチューブの径に対して簡易に、独立に設定することにある。

請求項１に係る発明は、アウタチューブ内にインナチューブを摺動自在に挿入し、前記インナチューブの内周に隔壁部を設け、下部に作動油室を区画するとともに、上部にリザーバを区画し、前記アウタチューブに取付けたピストンロッドを該隔壁部に貫通して前記作動油室内に挿入し、前記インナチューブに挿入した前記ピストンロッドの先端部に該インナチューブの内部を摺動するピストンを固定し、前記アウタチューブと前記インナチューブの間に懸架スプリングを介装してなる油圧緩衝器において、前記インナチューブの内側における少なくとも前記ピストンの摺動範囲に、前記ピストンが摺動し得るスリーブを挿入して固定してなり、前記懸架スプリングが前記ピストンの下部と前記インナチューブの底部との間に介装されるとともに、前記スリーブが前記インナチューブの底部に立設され、前記スリーブを前記懸架スプリングにより前記インナチューブの底部の上に保持してなるようにしたものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において更に、前記スリーブがインナチューブの内周に隙間なく挿入されてなるようにしたものである。

（請求項１）
(a)油圧緩衝器において、インナチューブの内側における少なくともピストンの摺動範囲に、該ピストンが摺動し得るスリーブを挿入して固定した。従って、インナチューブの内側に、ピストンの径に合わせたスリーブを挿入して固定することで、ピストンの径をインナチューブの径に対して独立に設定できる。

これにより、インナチューブの曲げ剛性を徒らに低下することなく、ピストンの径を小さくしてピストンに設けた減衰力発生装置による減衰力を小さくする等、減衰力の設定の自由度を増し、車両の乗り心地を向上できる。

また、油圧緩衝器の適用車種が変わり、インナチューブの径が変わっても、ピストンの径を変える必要がなく、ピストンの共用化を図ることができる。

このとき、スリーブの長さを必要最小限（少なくともピストンの摺動範囲内）に設定でき、油圧緩衝器の安価、軽量化を実現できる。

(b)スリーブをインナチューブの内側に挿入し、このスリーブを懸架スプリングによりインナチューブの底部の上に押さえて保持するだけで固定でき、油圧緩衝器の組立性も向上する。

（請求項２）
(c)スリーブがインナチューブの内周に隙間なく挿入されることにより、インナチューブを薄肉化しながらインナチューブを補強でき、インナチューブの曲げ剛性を向上し、軽量化を図ることもできる。

また、スリーブの長さ、形状を調整することで、インナチューブに与える補強程度も調整できる。

図１は油圧緩衝器の全体を示す断面図である。図２は図１の下部断面図である。図３はばね荷重調整装置を示す断面図である。図４は減衰力発生装置を示す断面図である。図５はインナチューブに設けた隔壁構造を示す断面図である。図６は減衰力調整装置を示す断面図である。

フロントフォーク（油圧緩衝器）１０は、アウタチューブ１１を車体側に、インナチューブ１２を車輪側に配置する倒立型フロントフォークであり、図１〜図６に示す如く、アウタチューブ１１の下端開口部と中間部の内周に固定したガイドブッシュ１１Ａ、１１Ｂと、インナチューブ１２の上端側内周に設けた後述する隔壁ケース１９の外周に固定したシール材１２Ａを介して、アウタチューブ１１の内部にインナチューブ１２を摺動自在に挿入する。１１Ｃはオイルシール、１１Ｄはダストシールである。アウタチューブ１１の上端開口部にはキャップ１３が液密に螺着されて封着され、アウタチューブ１１の外周には車体側取付部材が設けられる。インナチューブ１２の下端開口部には車軸ブラケット１５が液密に挿着されて螺着されてインナチューブ１２の底部を構成し、車軸ブラケット１５には車軸取付孔が設けられる。

フロントフォーク１０は、アウタチューブ１１の内周と、インナチューブ１２の外周と、前記ガイドブッシュ１１Ｂとシール材１２Ａにて区画される環状油室１７を区画する。

フロントフォーク１０は、図５に示す如く、インナチューブ１２の上端側内周に筒状の隔壁ケース１９を設け、隔壁ケース１９の底部に設けた隔壁部１９Ａより下部に作動油室２１を区画するとともに、上部にリザーバ２２を区画する。リザーバ２２の中でその下側領域は油溜室２２Ａ、上側領域は空気室２２Ｂである。

フロントフォーク１０は、アウタチューブ１１に取付けたピストンロッド２３を隔壁ケース１９の隔壁部１９Ａに摺動自在に挿入する。具体的には、図６に示す如く、キャップ１３の中心部の下端部に螺着した取付カラー２４に中空ピストンロッド２３を螺着し、これをロックナット２４Ａで固定する。

フロントフォーク１０は、図４に示す如く、隔壁ケース１９の隔壁部１９Ａからインナチューブ１２に挿入したピストンロッド２３の先端部に螺着したピストンボルト２５に、インナチューブ１２の内部を摺動するピストン２６を挿着し、このピストン２６をピストンナット２７により固定している。

ここで、フロントフォーク１０は、図１〜図４に示す如く、インナチューブ１２の内側における少なくともピストン２６の摺動範囲に、該ピストン２６が摺動し得るスリーブ２８を挿入して固定している。本実施例において、スリーブ２８はインナチューブ１２の内周に隙間なく挿入される。そして、スリーブ２８はインナチューブ１２の底部に設けられる後述のばね受ピース３６の上に立設され、後述する懸架スプリング３３によりそのばね受ピース３６の上に押圧されて保持される。スリーブ２８は長尺円筒状をなし、その下端内周から半径方向内側に張り出る内周フランジ２８Ａを備え、この内周フランジ２８Ａの上面を懸架スプリング３３のための下ばね受３２とされるものである（図３）。

フロントフォーク１０は、インナチューブ１２の内側に設けた上述のスリーブ２８の内周に摺接するピストン２６により、前記油室２１をピストンロッド２３が収容されるピストンロッド側油室２１Ａと、ピストンロッド２３が収容されないピストン側油室２１Ｂに区画する。

フロントフォーク１０は、前記環状油室１７を、インナチューブ１２に設けた油孔１７Ａを介して、ピストンロッド側油室２１Ａに常時連通する。

フロントフォーク１０は、ピストン２６のピストン側油室２１Ｂに臨む下端面から突き出ているピストンボルト２５の下端部に上ばね受３１を取着し、車軸ブラケット１５が形成するインナチューブ１２の底部の側に下ばね受３２を配置し、上ばね受３１と下ばね受３２の間にメイン懸架スプリング３３を介装している。メイン懸架スプリング３３の全体がピストン側油室２１Ｂに浸漬される。フロントフォーク１０は、車両走行時に路面から受ける衝撃力を懸架スプリング３３の伸縮振動により吸収する。このとき、ばね荷重調整装置３４が下ばね受３２を昇降し、懸架スプリング３３のばね荷重を調整可能にする。

ばね荷重調整装置３４は、図２、図３に示す如く、車軸ブラケット１５におけるインナチューブ１２の下端部が螺着される大径開口孔に続く小径閉塞孔に内蔵される。ばね荷重調整装置３４は、車軸ブラケット１５の車軸取付孔を外れる位置で外部に臨むアジャストボルト３５を、車軸ブラケット１５の外方から小径閉塞孔に挿入し、小径閉塞孔の底面（スライド面）（ばね受３２の下端部を臨むことになる面）に設けたスライダ３５Ａをアジャストボルト３５の回転力によりインナチューブ１２の中心軸に交差する方向（アジャストボルト３５の軸方向）に直線移動可能にする。ばね受ピース３６が載置されるばね受ベース３６Ａの下部斜面Ａ１をスライダ３５Ａの上部斜面Ａ２に載せ、ばね受３２をアジャストボルト３５、スライダ３５Ａ、ばね受ベース３６Ａ、ばね受ピース３６を介して車軸ブラケット１５に支持する。アジャストボルト３５の回転によりばね受３２を昇降させて懸架スプリング３３のばね荷重を調整する。

フロントフォーク１０は、キャップ１３の下端側に設けた前述の取付カラー２４のためのロックナット２４Ａの下端面を上ばね受３７とし、前述の隔壁ケース１９の底部に設けた隔壁部１９Ａの上に下ばね受３８を配置し、上ばね受３７と下ばね受３８の間にサブ懸架スプリング３９を介装している。サブ懸架スプリング３９の全体がリザーバ２２に配置される。

フロントフォーク１０は、ピストン２６に減衰力発生装置４０を備える（図４）。
減衰力発生装置４０は、圧側流路４１と伸側流路４２を備える。圧側流路４１は、バルブストッパ４１Ｂにバックアップされる圧側ディスクバルブ４１Ａ（圧側減衰バルブ）により開閉される。伸側流路４２は、バルブストッパ４２Ｂにバックアップされる伸側ディスクバルブ４２Ａ（伸側減衰バルブ）により開閉される。尚、バルブストッパ４１Ｂ、バルブ４１Ａ、ピストン２６、バルブ４２Ａ、バルブストッパ４２Ｂは、ピストンボルト２５に挿着されるバルブ組立体を構成し、ピストンボルト２５に螺着されるピストンナット２７に挟まれて固定される。

減衰力発生装置４０は、キャップ１３の中心部に減衰力調整装置４０Ａを設け、減衰力調整装置４０Ａのニードル弁４４をピストンロッド２３の中空部に挿入し、ピストンロッド２３に設けたバイパス路４５の開度をニードル弁４４の上下動により調整する。バイパス路４５は、ピストン２６をバイパスし、ピストンロッド側油室２１Ａとピストン側油室２１Ｂを連絡する。

減衰力発生装置４０は、圧側行程では、低速域で、ニードル弁４４により開度調整されたバイパス路４５の通路抵抗により圧側減衰力を発生し、中高速域で、圧側ディスクバルブ４１Ａの撓み変形により圧側減衰力を発生する。また、伸側行程では、低速域で、ニードル弁４４により開度調整されたバイパス路４５の通路抵抗により伸側減衰力を発生し、中高速域で、伸側ディスクバルブ４２Ａの撓み変形により伸側減衰力を発生する。この圧側減衰力と伸側減衰力により、前述した懸架スプリング３３、３６の伸縮振動を制振する。

フロントフォーク１０は、キャップ１３の下端面に、インナチューブ１２に設けた隔壁ケース１９の上端部が最圧縮ストロークで衝合するストッパラバー１３Ａ、ストッパ板１３Ｂを設けており、このストッパラバー１３Ａによって最圧縮ストロークを規制する。

フロントフォーク１０は、インナチューブ１２の上端側の隔壁ケース１９の底部に設けた隔壁部１９Ａのピストンロッド側油室２１Ａに臨む下端面に固定したスプリングシート４６と、ピストンロッド２３に設けたストッパリングに係止させたスプリングシート４７との間にリバウンドスプリング４８を介装してある。フロントフォーク１０の最伸長時に、隔壁ケース１９の側のスプリングシート４６がリバウンドスプリング４８をスプリングシート４７との間で加圧することにより、最伸長ストロークを規制する。

しかるに、フロントフォーク１０にあっては、アウタチューブ１１とインナチューブ１２の環状隙間からなる前記環状油室１７の断面積Ｓ1を、ピストンロッド２３の断面積（外径に囲まれる面積）Ｓ2より大きく形成している（Ｓ1＞Ｓ2）。

また、隔壁ケース１９の隔壁部１９Ａに、図５に示す如く、圧側行程ではリザーバ２２の油溜室２２Ａからピストンロッド側油室２１Ａへの油の流れを許容し、伸側行程ではピストンロッド側油室２１Ａからリザーバ２２の油溜室２２Ａへの油の流れを阻止するチェック弁５０を設けている。

また、隔壁ケース１９の隔壁部１９Ａに、図５に示す如く、ピストンロッド側油室２１Ａとリザーバ２２を連通するオリフィス５１を穿設している。

フロントフォーク１０の動作は以下の如くになる。
（圧側行程）
圧側行程でインナチューブ１２に進入するピストンロッド２３の進入容積分の作動油がインナチューブ１２の内周のピストンロッド側油室２１Ａからインナチューブ１２の油孔１７Ａを介して環状油室１７に移送される。このとき、環状油室１７の容積増加分ΔＳ1（補給量）がピストンロッド２３の容積増加分ΔＳ2より大きいから、環状油室１７への油の必要補給量のうち、（ΔＳ1−ΔＳ2）の不足分がリザーバ２２の油溜室２２Ａからチェック弁５０を介して補給される。

この圧側行程では、前述した通り、低速域で、ニードル弁４４により開度調整されたバイパス路４５の通路抵抗により圧側減衰力を発生し、中高速域で、圧側ディスクバルブ４１Ａの撓み変形により圧側減衰力を発生する。

（伸側行程）
伸側行程でインナチューブ１２から退出するピストンロッド２３の退出容積分の作動油が環状油室１７からインナチューブ１２の油孔１７Ａを介してインナチューブ１２の内周のピストンロッド側油室２１Ａに移送される。このとき、環状油室１７の容積減少分ΔＳ1（排出量）がピストンロッド２３の容積減少分ΔＳ2より大きいから、環状油室１７からの油の排出量のうち、（ΔＳ1−ΔＳ2）の余剰分がオリフィス５１を介してリザーバ２２の油溜室２２Ａへ排出される。

この伸側行程では、前述した通り、低速域で、ニードル弁４４により開度調整されたバイパス路４５の通路抵抗により伸側減衰力を発生し、中高速域で、伸側ディスクバルブ４２Ａの撓み変形により伸側減衰力を発生する。また、上述の微小流路５１の通路抵抗による伸側減衰力も発生する。

以下、減衰力調整装置４０Ａについて説明する。
減衰力調整装置４０Ａは、図４〜図６に示す如く、同心状に挿通した２本のプッシュロッド６１、６２をピストンロッド２３の中空部に挿通し（ピストンロッド２３の中空部にプッシュロッド６２を、プッシュロッド６２の中空部にプッシュロッド６１を挿通する）、プッシュロッド６１を軸方向に移動させる第１調整部７０と、プッシュロッド６２を軸方向に移動させる第２調整部８０を、フロントフォーク１０の上部であるキャップ１３に設ける。

第１調整部７０の第１アジャストボルト７１が、プッシュロッド６１を軸方向に上下動させると、プッシュロッド６１と軸方向に衝合しているニードル弁４４がピストンボルト２５に対して上下動し、ピストンボルト２５に設けてあるバイパス路４５の縦孔上端部の弁シートに対して進退し、バイパス路４５の開度を調整し、ひいてはバイパス路４５の通路抵抗による圧側と伸側の減衰力を調整可能にする。

第２調整部８０のアジャストボルト８１が、プッシュロッド６２を軸方向に移動させると、プッシュロッド６２の下端面が衝接している押動片８２がばね受８３を上下に移動してバルブ押えスプリング８４を伸縮し、スプリング８４のセット荷重を調整する。これにより、スプリング８４のセット荷重がバルブ押え８５を介して圧側ディスクバルブ４１Ａを閉じる方向に付勢し、圧側ディスクバルブ４１Ａの撓み変形による圧側減衰力を調整可能にする。

従って、本実施例によればインナチューブ１２の内側にスリーブ２８を挿入したことにより、以下の作用効果を奏する。
(a)フロントフォーク１０において、インナチューブ１２の内側における少なくともピストン２６の摺動範囲に、該ピストン２６が摺動し得るスリーブ２８を挿入して固定した。従って、インナチューブ１２の内側に、ピストン２６の径に合わせたスリーブ２８を挿入して固定することで、ピストン２６の径をインナチューブ１２の径に対して独立に設定できる。

これにより、インナチューブ１２の曲げ剛性を徒らに低下することなく、ピストン２６の径を小さくしてピストン２６に設けた減衰力発生装置４０による減衰力を小さくする等、減衰力の設定の自由度を増し、車両の乗り心地を向上できる。

また、フロントフォーク１０の適用車種が変わり、インナチューブ１２の径が変わっても、ピストン２６の径を変える必要がなく、ピストン２６の共用化を図ることができる。

このとき、スリーブ２８の長さを必要最小限（少なくともピストン２６の摺動範囲内）に設定でき、フロントフォーク１０の安価、軽量化を実現できる。

(b)スリーブ２８をインナチューブ１２の内側に挿入し、このスリーブ２８を懸架スプリング３３によりインナチューブ１２の底部の上に押さえて保持するだけで固定でき、フロントフォーク１０の組立性も向上する。

(c)スリーブ２８がインナチューブ１２の内周に隙間なく挿入されることにより、インナチューブ１２を薄肉化しながらインナチューブ１２を補強でき、インナチューブ１２の曲げ剛性を向上し、軽量化を図ることもできる。

また、スリーブ２８の長さ、形状を調整することで、インナチューブ１２に与える補強程度も調整できる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

本発明は、アウタチューブ内にインナチューブを摺動自在に挿入し、前記インナチューブの内周に隔壁部を設け、下部に作動油室を区画するとともに、上部にリザーバを区画し、前記アウタチューブに取付けたピストンロッドを該隔壁部に貫通して前記作動油室内に挿入し、前記インナチューブに挿入したピストンロッドの先端部に該インナチューブの内部を摺動するピストンを固定し、前記アウタチューブとインナチューブの間に懸架スプリングを介装してなる油圧緩衝器において、前記インナチューブの内側における少なくともピストンの摺動範囲に、該ピストンが摺動し得るスリーブを挿入して固定した。これにより、アウタチューブに取付けたピストンロッドの先端部に固定したピストンがインナチューブの内部を摺動する油圧緩衝器において、ピストンの径をインナチューブの径に対して簡易に、独立に設定することができる。

１０フロントフォーク（油圧緩衝器）
１１アウタチューブ
１２インナチューブ
１９隔壁ケース
１９Ａ隔壁部
２１作動油室
２２リザーバ
２３ピストンロッド
２６ピストン
２８スリーブ
３３懸架スプリング

Claims

アウタチューブ内にインナチューブを摺動自在に挿入し、
前記インナチューブの内周に隔壁部を設け、下部に作動油室を区画するとともに、上部にリザーバを区画し、
前記アウタチューブに取付けたピストンロッドを該隔壁部に貫通して前記作動油室内に挿入し、
前記インナチューブに挿入した前記ピストンロッドの先端部に該インナチューブの内部を摺動するピストンを固定し、
前記アウタチューブと前記インナチューブの間に懸架スプリングを介装してなる油圧緩衝器において、
前記インナチューブの内側における少なくとも前記ピストンの摺動範囲に、前記ピストンが摺動し得るスリーブを挿入して固定してなり、
前記懸架スプリングが前記ピストンの下部と前記インナチューブの底部との間に介装されるとともに、前記スリーブが前記インナチューブの底部に立設され、前記スリーブを前記懸架スプリングにより前記インナチューブの底部の上に保持してなることを特徴とする油圧緩衝器。
前記スリーブが前記インナチューブの内周に隙間なく挿入されてなる請求項１記載の油圧緩衝器。